Por el Dr. Alfredo Viloria Vera
Introducción
Generación eléctrica a partir de plantas térmicas.
Parque Eléctrico Venezolano.
Combustibles para la generación:
Carbón/Coque de petróleo
Diesel/ Fuel Oil.
Gas natural.
Ciclos Térmicos
Ciclo simple turbina a gas.
Ciclo simple turbina a vapor.
Ciclo combinado a turbina de gas/ gasoil.
Eficiencias de los distintos ciclos.
Evaluaciones Económicas
De los ciclos utilizando gas natural y carbón como
combustibles.
Gas por Cable
Generación Distribuida
Energía Eléctrica.
Competencia Inter-Combustible.
Hidroeléctrica
Termoeléctrica
Recursos renovablesRecursos naturales no renovables
Se prevé un crecimiento de más del 5% anual de la demanda
de electricidad en el ”Sur'‘ durante los próximos 15 años
Carbón
Diesel/ Fuel oil
Gas Natural
Ambiental
Central Termoeléctrica
Clásica
Carbón
Petróleo
Gas
Natural
Según el combustible, y suponiendo un rendimiento del 40% sobre la energía
primaria consumida, una central térmica emite aproximadamente:
Combustible Emisión de CO2 kg/kWh Gas Natural 0,44 Fueloleo 0,71 Biomasa (leña, madera) 0,82 Carbón 1,45
Cap (MW)
Nominal Promedio Firme
Hidráulica Sur 13,977.0 74.8 65.0 Hidráulica Occid 620.0 2.6 2.2 Turbovapor 4,366.0 26.8 Turbo Gas 2,935.3 18.0 Generación Distribuida 171.8 1.1 Ciclo Combinado 470.0 2.9 Totales 2007 22,540.1 126.1 67.2 Energía (TW-h) Generación
Fuente: OTEPI & INTEVEP.
Promedio Firme Real 2007
Hidráulica 77.4 67.2 83.1
Térmica 48.7 30.3
Totales 2007 126.1 67.2 113.3
Generación Energía (TW-h)
Oferta de energía en Venezuela de los diferentes tipos de generación de electricidad. Oferta de energía en Venezuela en generación de tipo hidráulica y térmica.
El concepto de energía promedio para las centrales hidráulicas es el promedio de los valores de energía generada con base en los aportes históricos de caudal, mientras que para las centrales térmicas es aquel valor de energía que se determina de la capacidad nominal con un factor de planta de 0,70. El concepto de energía firme de las centrales hidráulicas es el máximo valor de energía que puede ser generada de suceder el mínimo histórico de caudal (OPSIS, 2007).
Nombre de la Planta Unidades Empresa Cap (MW) Ubicación de la Planta
GURI 20 EDELCA 8.851 Bolívar
MACAGUA 20 EDELCA 2.930 Bolívar
CARUACHI 12 EDELCA 2.196 Bolívar
SAN AGATÓN 2 CADAFE 300 Uribante Caparo
JOSÉ A. PÁEZ 4 CADAFE 240 Santo Domingo
JUAN A. RODRIGUEZ 2 CADAFE 80 Barinas
Totales 60 14.597
Nombre Unidades Comb. Empresa Cap. Nominal
(MW) Ubicación
2 Gas/ Fuel-Oil 800
3 Fuel-Oil 1.200
Joaquina Sánchez 10 Gas/ Fuel-Oil La EDC 1.706 Tacoa y Arrecifes
Ramón Laguna 5 Gas/ Fuel-Oil ENELVEN 660 Maracaibo
Totales 20 4.366
Planta Centro CADAFE Morón
Plantas eléctricas en Venezuela del tipo hidráulico
.
Plantas eléctricas en Venezuela del tipo turbo-vapor
.
Fuente: OTEPI & INTEVEP.
Plantas eléctricas del tipo turbo-gas en Venezuela
Nombre de la Planta Unidades Comb. Empresa Cap. Nominal (MW)
Ubicación de la Planta
Termobarrancas II 1 Gas CADAFE 150 Edo. Barinas
Alfredo Salazar 3 Gas CADAFE 210,0 Anaco
Guanta 2 Gas CADAFE 140,0 Guanta
Planta del Este 8 Gas ELEVAL 141,2 Valencia
Pedro Camejo 4 Gas CADAFE 300,0 Valencia
Planta Castillito 3 Gas ELEVAL 60,7 Valencia
Jusepin 1 Gas S.P.Oriente 20,0 Jusepín
Sta Bárbara-Oriente 1 Gas S.P.Oriente 20,0 Santa Bárbara
SubTotales Gas 23 1041,9
ENELBAR 7 Dual: Gas ENELBAR 130,0 Barquisimeto
Argimiro Gabaldón 2 Dual: Gas ENELBAR 80 Barquisimeto
San Lorenzo 2 Dual: Gas ENELVEN 40,0 Cabimas
OAM 5 Dual: Gas/Gas-Oil La EDC 450,0 Caracas
Casigua 3 Dual: Gas/Gas-Oil ENELVEN 61,6 Casigua
Planta Táchira 8 Dual: Gas-Oil CADAFE 217,4 La Fría
Punto Fijo 8 Dual: Gas-Oil CADAFE 199,0 Punto Fijo
Concepción 2 Dual: Gas-Oil ENELVEN 32,0 Maracaibo
Rafael Urdaneta 10 Dual: Gas-Oil ENELVEN 265,7 Maracaibo
SubTotal Duales 47 1475,7
San Fernando 3 Gas-Oil CADAFE 60 San Fernando
Luisa Cáceres 9 Gas-Oil SENECA 220,4 Margarita
Sta Bárbara - Occid. 2 Gas-Oil ENELVEN 36 Santa Bárbara
Tucupita 1 Gas-Oil CADAFE 10 Tucupita
Planta Coro 4 Gas-Oil CADAFE 71,3 Coro
Dabajuro 1 Gas-Oil CADAFE 20 Dabajuro
SubTotal Gas-Oil 20 417,7
Totales 90 2935,3
Nombre de la Planta Unidades Comb. Empresa Cap. Nominal (MW)
Ubicación de la Planta
Luisa Cáceres 1 Gas-Oil SENECA 11,8 Margarita
Cadafe Oriente 1 Gas-Oil CADAFE 30 Margarita
San Fernando 1 Gas-Oil CADAFE 30 San Fernando
Clarines 1 Gas-Oil CADAFE 15 Edo. Anzoátegui
Universidad 1 Gas-Oil CADAFE 20 Edo. Monagas
Barranca del Orinoco 1 Gas-Oil CADAFE 10 Tucupita
El Cuartel 1 Gas-Oil CADAFE 15 Barcelona
Guanape 1 Gas-Oil CADAFE 30 Barinas
Ureña 1 Gas-Oil CADAFE 10 Ureña
Totales 9 171,8
Nombre de la Planta Unidades Comb. Empresa Cap. Nominal
(MW)
Ubicación de la Planta
Termozulia 3 Dual: Gas-Oil ENELVEN 470 Maracaibo
Plantas eléctricas de motores en Venezuela.
Plantas eléctricas de tipo ciclo combinado Gas-Oil en Venezuela
Fuente: OTEPI & INTEVEP.
Oferta Proyectada
Los proyectos de instalación de plantas de generación eléctrica en Venezuela
están listados en la siguiente tabla:
Nombre Unid. Tipo Comb. Cap. (MW) Ubicación Año estimado de
Operación
La Vueltosa 3 Hidráulica --- 771.0 Táchira 2009-2011 Tocoma 12 Hidráulica --- 2,160.0 Bolívar 2012-2014 Josefa Camejo I 3 Turbogas Gas/Gasoil 470.0 Falcón 2008 - 2009 Josefa Camejo II 3 Turbogas Gas/Gasoil 470.0 Falcón 2011 Josefa Camejo III 3 Ciclo Comb. --- 470.0 Falcón 2012 La Raisa 2 Turbogas Gas/Gasoil 200.0 Miranda 2010 El Sitio 3 Ciclo Comb. Gas/Gasoil 470.0 Miranda 2012 Alberto Lovera 2 Turbogas Gas 300.0 Anzoátegui 2012
Cumaná 3 Ciclo Comb. Gas 470.0 Sucre 2012
Cabruta 3 Ciclo Comb. Gas 470.0 Anzoátegui 2013 Ezequiel Zamora 1 Turbogas Gas 150.0 Guárico 2012 TermoZulia II 3 Ciclo Comb. Gas/Gasoil 470.0 Zulia 2009 Tamare 3 Ciclo Comb. Gas/Gasoil 470.0 Zulia 2011 Bachaquero 3 Ciclo Comb. Gas/Gasoil 470.0 Zulia 2011 San Diego de Cabrutica 2 Turbogas Gas/Gasoil 300.0 Anzoátegui 2010
Totales 49 8,111.0
Proyectos de Generación Eléctrica en Venezuela
Fuente: OTEPI & INTEVEP.
Proyectos - Fuente CORPOELEC
NOMBRE TIPO COMBUSTIBLE
CAPACIDAD
MW TRENES
INVERSIÓN
MMUS$ UBICACIÓN AÑO
COMPLEJO GENERADOR
TERMOCENTRO(El SITIO Y LA RAISA) CICLO COMBINADO GAS
1080 (EL SITIO) 530 (LA RAISA)
TOTAL 1610 (540 C/U) 2187 EDO-MIRANDA 2007-2011 PLANTA TERMOELÉCTRICA SAN
DIEGO DE CABRUTICA CICLO SIMPLE TG GAS 300 (150 C/U) 186,87 ANZOÁTEGUI EDO- 2008-2009
PLANTA TERMOZULIA II CICLO COMBINADO GAS 470 551,5 EDO-ZULIA 2007-2010
PLANTA TERMOELÉCTRICA TAMARE CICLO COMBINADO GAS 470 812,66 EDO-ZULIA 2007-2012
PLANTA TERMOELÉCTRICA
BACHAQUERO CICLO COMBINADO GAS 470 830,56 EDO-ZULIA 2007-2011
PLANTA TERMOELÉCTRICA EZEQUIEL
ZAMORA CICLO SIMPLE TG GAS 150 112,72 EDO-GUÁRICO 2005-2009 PLANTA TERMOELÉCTRICA JOSEFA
CAMEJO CICLO SIMPLE TG/DIESEL GAS/DIESEL 450 (150 C/U) 220,3 EDO-FALCÓN 2009-2009
PLANTA TERMOELÉCTRICA JUAN
MANUEL VALDEZ (CIGMA) CICLO COMBINADO GAS 900 2250 EDO-SUCRE 2007
AMPLIACIÓN GENERACIÓN
MARGARITA CICLO COMBINADO GAS/FUEL-OIL 255 307 EDO-NUEVA ESPARTA 2007 PLANTA TERMOELÉCTRICA ANTONIO
Precios de combustibles CIF Europa (BP, 2008)
2003 2004 2005 2006 2007 Crudo 23.9 24.2 25.2 26.3 26.8 Gas 22.7 25.3 26.1 25.1 25.6 Carbón 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 Hidroelectricidad 13.7 15.9 17.6 18.6 19.0 Totales 60.4 65.5 69.0 70.1 71.4 Consumo de Energía (MMTPE) - Año Combustible
Matriz energética de Venezuela (BP, 2008)
Combustibles
Fuente: Curso de verano Cenit CO2, OTEPI 0 2 4 6 8 10 12 14 1985 1990 1995 2000 2005 2010 Año U S $ /M M B TU
Carbón
Reservas de carbón en Venezuela (Escobar y Martínez, 1993) Ubicación Reservas (MMTM) (%) Zulia 7,327 82.51 Táchira 1,051 11.84 Anzoátegui 239 2.69 Falcón 164 1.85 Mérida 9 0.10 Guárico 60 0.68 Aragua 30 0.34 Totales 8,880 100.00
Reservas de carbón en Venezuela.
Mejoramiento de eficiencia en las unidades.
Gasificación del carbón. Tratamiento de gases.
Fuente: Dirección de Planificación y Economía Minera, 2008
Combustibles
Carbón Coque de Petróleo ene 97 a dic 97 1.20 0.89 dic 97 a nov 98 1.20 0.75 nov 98 a oct 99 1.18 0.68 oct 99 a sep 00 1.10 0.58 sep 00 a ago 01 1.08 0.70 ago 01 a jul 02 1.20 0.70 jul >02 a jun 03 1.18 0.52 jun 03 a may 04 1.20 0.70 may 04 a abr 05 1.35 1.10 abr 05 a may 06 1.55 1.40 may 06 a feb 07 1.60 1.65 Precio (US$/MMBTU) Período
Comparación Precios de Carbón y Coque de Petróleo (Santos y Silva, 2008)
Coque de Petróleo
El precio del coque de petróleo producido en Venezuela en el
mercado internacional está en un rango entre 50 y 56
US$/Ton (Santos y Silva, 2008).
Fuente: OTEPI & INTEVEP.
El Fuel-Oil Nº 6 es un producto residual de la refinación del crudo que
actualmente se usa para generación eléctrica en las plantas con ciclos a
turbinas de vapor, tales como Tacoa, Ramón Laguna y Planta Centro.
Fuel-Oil Nº 6
Fuel Oil US$/BL US$/MMBTU
RESIDUAL 1,5% S 67,82 12,62
RESIDUAL AA 3% 66,64 12,40
Tabla 9. Precios del Fuel - Oil para Abril de 2008 (MPPEP, 2008)
Diesel o Gasoil
Precios del Diesel para Abril de 2008 (MPPEP, 2008 y Elaboración Propia)
Diesel US$/BL US$/MMBTU
1,0% S 110,98 20,65
0,5% S 111,92 20,83
B/A 0,3% S 112,30 20,90
Los precios internacionales vigentes a partir de abril de 2008 del diesel,
observándose que el precio es 20 veces mayor al gas natural .
Fuente: OTEPI & INTEVEP.
2000 2001 2002 2003 2004 2005 Coque 28.64 31.13 33.64 27.38 38.5 28.45 Destilados Livianos 276.23 250.67 211.9 192.36 241.28 231.28 Destilados Medianos 276.23 250.67 211.9 192.36 241.28 33.61 Destilados Pesados 10.57 25.9 9.58 6.89 12.56 2.37 Residual Bajo S 47.16 45.58 40.41 43.55 49.44 46.88 Residual Alto S 205.02 208.98 191.04 189.47 196.6 221.26 Año Combustible Producido (MBD)
Combustibles producidos en Venezuela (PODE, 2005)
Los volúmenes mencionados son producidos en las refinerías Amuay y Cardón del Centro Refinador Paraguaná, El Palito y Puerto La Cruz, y en los Mejoradores de Crudo de la Faja Petrolífera del Orinoco.
A las plantas de generación eléctrica que actualmente usan Diesel (Destilados), les es suministrado por vía terrestre desde el centro de distribución de combustibles más próximo. A estos centros de distribución, el Diesel es transportado desde las distintas refinerías por barco y/o por poliductos.
En el caso del Fuel-Oil, el suministro a las plantas Tacoa, Ramón Laguna y Planta Centro es realizado por vía marítima, desde las distintas refinerías venezolanas.
Fuente: OTEPI & INTEVEP.
Gas Natural
Despacho Transporte Total Desde Anaco Anaco -Maturín 0,34 0,03 0,37 Barbacoa 0,34 0,08 0,43 Puerto Ordaz 0,34 0,09 0,43 Jose-PLC 0,34 0,09 0,43 Altagracia 0,34 0,24 0,58 Área Metropolitana 0,34 0,40 0,75 La Loira-SJ Morros 0,34 0,41 0,75 Tejerías-La Cabrera 0,34 0,49 0,83 Carabobo 0,34 0,58 0,92 Lara - Yaracuy 0,34 0,75 1,09 Desde Lago Zulia-Táchira 0,57 0,05 0,62 Falcón 0,57 0,23 0,80
Zona Tarifa (US$/MMBTU) Enero 2008
Tarifas del Gas en Venezuela para el sector industrial Enero de 2008 (Gaceta Nº 38386, 2006)
Fuente: OTEPI & INTEVEP.
0 500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 4.000 4.500 1987 1991 1995 1999 2003 2007 Año C o n s u m o M u n d ia l d e E n e rg ía (M M T E P )
Carbón Gas Natural Hidroelectricidad Nuclear Petróleo
Consumo Mundial de Fuentes de Energía (BP, 2008)
Fuente: OTEPI & INTEVEP.
Aire fresco Combustible Compresor Cámara de combustión Turbina Gases de escape
Fuente: OTEPI & INTEVEP.
Ciclo simple con turbina de vapor
Fuente: Estudio de competencia intercombustible Mayo, 2001, modificado
Ciclos de Generación Eléctrica
Consiste en una
caldera en la que se quema el combustible para generar calor que se transfiere a unos
tubos por donde
circula agua, la cual se
evapora. El vapor
obtenido, a alta
presión y temperatura,
se expande a
continuación en una turbina de vapor, cuyo movimiento impulsa un alternador que genera la electricidad. Caldera Generador Turbina a vapor Agua
Combustible: Fuel Oil
Ciclo simple con turbina de gas (GT)
Ciclos de generación eléctrica
Fuente: Estudio de competencia intercombustible Mayo, 2001
En una cámara de combustión se quema el gas natural y se inyecta
aire para acelerar la velocidad de los gases y mover la turbina de gas.
Compresor axial Turbina Cámara de combustión* Generador Aire Gas combustible Gases de Escape 900°F Aire Comprimido 200-250 psig Gas caliente
Ciclo combinado a gas
Aire
* Incluye sistema de control de NOx
Al pasar por la turbina, esos gases todavía se encuentran a alta temperatura a 900°F (500°C), se reutilizan para generar vapor que mueve una turbina de vapor. Cada una de estas turbinas impulsa un alternador, como en una central termoeléctrica común. El vapor luego es enfriado por medio de un caudal de agua abierto o torre de refrigeración como en una central térmica común.
(HRSG)
Turbina a gas
Compresor axial Turbina Cámara de combustión* Caldera recuperadora de calor Generador Generador Turbina a vapor Gas combustible Agua Gases de escape Gases de escape Vapor de alta presión Agua Aire comprimido Gas calienteTurbina a Vapor
Eficiencia de 55%
Ciclos de generación eléctrica
Sistema Integrado de Gasificación + Ciclo combinado
* Incluye sistema de control de NOx
Turbina a gas
Compresor axial Turbina Cámara de combustión* Caldera recuperadora de calor Generador Generador Turbina a vapor Aire Gas combustible limpio Agua Gases de escape Gases de escape Vapor de alta presión Vapor de baja presión Aire comprimido Gas caliente Planta de gasificación Proceso de remoción Carbón/ residual Azufre Gas de síntesis PartículasTurbina a vapor
Control Partículas AminasEficiencia de 45%
Ciclos de generación eléctrica
30 35 40 45 50 55 60 0 200 400 600 800 1000 1200 Potencia Nominal (MW) Efi c ie n c ia (% ) 1
Turbina a Gas Ciclo Combinado a Gas Turbina a Vapor Gasoil IGCC
Fuente: OTEPI & INTEVEP
Curvas de eficiencia térmica para distintos ciclos térmicos
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 200 400 600 800 1000 1200 Capacidad Nominal (MW) C o sto d e C ap ita l (U S$ /k W ) i
Turbinas a Gas Ciclo Combinado a Gas Turbinas a Vapor (Carbón)
Gasoil Turbinas a Vapor (Fuel-Oil) IGCC
Costos de Capital (CAPEX) de Tipos de Plantas Eléctricas
Fuente: OTEPI & INTEVEP
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 0 200 400 600 800 1000 1200 Capacidad Nominal (MW) C o sto s F ijo s (U S$ /a ñ o ) i
Turbinas a Gas Ciclo Combinado a Gas Turbinas a Vapor (Carbón) Gasoil Turbinas a Vapor (Fuel-Oil) IGCC
0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 0 200 400 600 800 1000 1200 Capacidad Nominal (MW) C o sto s Va ri ab le s (U S$ /M w h ) 1
Turbinas a Gas Ciclo Combinado a Gas Turbinas a Vapor (Carbón) Gasoil Turbinas a Vapor (Fuel-Oil) IGCC
Costos Operacionales (OPEX)
Variables de Tipos de Plantas
Eléctricas
Costos Operacionales
(OPEX) Fijos de Plantas
Eléctricas
Fuente: OTEPI & INTEVEP
0 50 100 150 200 250 300 350 400 200 300 400 500 600 700 800 Capacidad Nominal (MW) C os to de I nv er si ón ( U S $/ K w ) a FGD SCR
Los gases de escape son tratados con un sistema de reducción por catálisis
selectiva (SCR, por sus siglas en Inglés) para remover hasta un 90% de los
óxidos nitrosos remanentes. Estos sistemas se instalan aguas arriba de los
elementos filtrantes o de los equipos de precipitación electrostática (PowerClean,
2004). Posteriormente se instala un equipo de desulfuración (FGD) que remueve
el 95% del dióxido de azufre presente en los gases de escape.
Control de Emisiones- Costos
Evaluaciones económicas
Ciclo Simple: Turbina a gasCombustible: Gas natural
Fuente: Modelo de Competencia Intercombustible- INTEVEP(2009)
Ciclo Combinado:
Turbina a gas+ Turbina a Vapor Combustible: Gas natural
Ciclo simple: Turbina a vapor Combustible: Carbón Eficiencia 0 10 20 30 40 50 60 70 300 500 1000 MW P orc e nt a je % ciclo simple-gas ciclo combinado-gas Turbina a vapor-carbón
Cantidad de energía generada en GWh/año
Cantidad de combustible consumido en BTU/kWh 0,00 2.000,00 4.000,00 6.000,00 8.000,00 10.000,00 300 500 1000 MW M M B TU /k W h ciclo simple-gas ciclo combinado-gas Turbina a vapor-carbón Monto de la inversión 0 200 400 600 800 1000 300 500 1000 MW M M U S $ ciclo simple-gas ciclo combinado-gas Turbina a vapor-carbón
Evaluaciones económicas
Evaluaciones económicas
La Generación Distribuida representa un nuevo paradigma de servicio
para los clientes eléctricos
Generación Distribuida
Definición de Generación Distribuida
de forma integrada o individual, de pequeños generadores, por parte de compañías
eléctricas, clientes eléctricos o terceros, en aplicaciones que benefician al sistema
eléctrico, a usuarios eléctricos específicos o a ambos
Frecuentemente es utilizado como sinónimo de otros términos como: autogeneración, generación on-site, cogeneración y
generación “dentro del recinto”. Nuestra definición incluye el almacenamiento y la tecnología para la autogestión de la demanda interna
Fuente: EPRI Distributed Resources Target
La Generación Distribuida, de forma extendida, representa un cambio
fundamental en el sector de la energía.
Central de GeneraciónTransformadorLa Generación Distribuida tiene seis aplicaciones principales:
Aplicación Descripción
Carga base La tecnología de GD se utiliza para cubrir parte de la demanda en base de electricidad. El equipo está funcionando permanentemente y reduce el consumo de electricidad de la red Cobertura de
picos de demanda
La GD se usa para alisar picos de demanda eléctrica
Cogeneración Se produce calor/frío, además de producir electricidad
Backup Aplicación de stand-by que asegura el suministro de electricidad de forma ininterrumpida. Funciona únicamente cuando se produce un corte en el suministro Calidad de
Suministro
Si la calidad del suministro está por debajo de las necesidades del cliente, esta aplicación proporciona la calidad requerida, eliminando fluctuaciones
Soporte a la Distribución
Las distribuidoras o los grandes clientes utilizan esta aplicación para evitar y resolver congestiones en la red de distribución
0 10 20 30 40 50 60 Dinamarca Findlandia Holanda Letonia Rep. Che ca Hungria
Alemania Turquia Slovakia Polonia
Japon Portugal Austria India Canada Sur Africa Estonia Mundo
Chile China Corea
Lituania Mejico Uruguay
Luxemburgo
Grecia Espana Belgica Italia
Reino Un
ido
Suecia
Slovenia Indonesia Uganda Australia Francia
Estados Unidos
Tailandia
Brasil
Irlanda
Argentina
Procentaje de la generacion electrica total que corresponde a generacion distribuida
La GD es atractiva porque ofrece electricidad
más confiable, más eficiente y económica que
comprarla a una central de generación.
Fuente: WADE en el 2006 publica en World Survey la distribución de GD.
Fuente: GTW. Thermal and Hydro power systems: HITACHI
Fuente: GTW. Thermal and Hydro power systems: HITACHI
